Kapitel 5: Biosignale Erfassung & Verarbeitung II Flashcards
Ist ein Analoges Signal Zeit-und/oder wertkontinuierlich?
Analoges Signal:
Zeitkontinuierliche Erfassung der Messwerte
Kontinuierliche Amplitude der Messwerte (wertkontinuerlich)
Was versteht man unter einem kontinuierlichen (Zeit-)Signal?
Das Signal ist zu jedem (Zeit)Punkt definiert und kann jede Stelle
auf der Wertachse annehmen.
Definitions- bzw. Wertebereich entsprechen somit der Menge der
reellen Zahlen.
Was versteht man unter einem diskreten (Zeit-)Signal?
Das Signal kann nur bestimmte (meist äquidistante) Stellen
einnehmen.
Ein (zeit-)diskretes Signal existiert nur zu bestimmten
(Zeit-)Punkten
Beschreibe grob wie man ein Analoges Signal in ein Digitalers Signal umwandelt.
analoges Signal(wertkontinuierlich,zeitkontinuierlich)—->(abtasten) abgetastetes Signal(wertkontinuierlich,zeitdiskret)—–>(quantisieren)
digitales Signal(wertdiskret,zeitdiskret)
Alternative:
analoges Signal(wertkontinuierlich,zeitkontinuierlich)—->(quantisieren) quantisiertes Signal(wertdiskret,zeitkontinuierlich)—–>(abtasten)
digitales Signal
S.17
Was besagt das Abtasttheorem (Nyquist-Shannon-Theorem)?
ein kontinuierliches bandbegrenztes Zeitsignal lässt sich ohne
Informationsverlust aus dem abgetasteten Signal wiederherstellen,
wenn die Abtastfrequenz gleich oder mehr als doppelt so hoch ist
wie die höchste im kontinuierlichen Signal enthaltene Frequenz
f_s>=2f_max
Wie kann aus der Fourier Transformierten Xs(f) das ursprüngliche Signal wieder hergestellt werden?
Aus Xs(f) können wir das ursprüngliche Signal
x(t) mittels die Inverse Fourier-Transformation
ohne Informationsverlust wieder gewinnen
Was ist der Alias Effekt?
Als Alias-Effekte(auch Aliasing-Effekte oder kurz Aliasing) werden im Bereich der Signalanalyse Fehler bezeichnet, die auftreten, wenn im abzutastenden Signal Frequenzanteile vorkommen, die höher sind als die halbe Abtastfrequenz (Nyquist-Frequenz).
In der Bildverarbeitung und Computergrafik treten Alias-Effekte bei der Abtastung von Bildern auf und führen zu Mustern, die im Originalbild nicht enthalten sind.
Was passiert allg. bei der Quantisierung?
Umwandlung: Signalamplitude → Zahlenreihe
die Messwerte in den abgetasteten Punkten werden in (binäre)
Zahlen mit einer begrenzten Genauigkeit umgewandelt
Was bedeutet die Umwandlung „Abgetastetes Signal → Digitales Signal“
Runden oder Trunkieren…
→ irreversibler Informationsverlust!!
→ „Quantisierungsfehler“
Wo geschieht in der Praxis die Abtastung und Quantisierung?
In der Praxis wird die Quantisierung zusammen mit der Abtastung in
elektronischen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) durchgeführt
Weitere Namen:
Analog-to-Digital Converter, ADC
Analog-Digital-Umsetzer
Wovon hängt die Anzahl der Quantisierungsstufen ab?
Die Zahl der Quantisierungsstufen wird durch die Anzahl Bits des ADWandlers
bestimmt (“Wortbreite”)
Wortbreite „N“ bedeutet N Bit → 2^N mögliche Werte
Die Messbereich wird in 2^N Intervalle (Stufen) eingeteilt
Wie wird die Quantisierungseinheit berechnet?
Messspane / 2^N
Bsp.● 12-Bit-Wortbreite → 2^12 Quantisierungsstufen (4096)
● Für einen AD-Wandler mit einer Messspanne von 20 V entspricht die kleinste
Quantisierungseinheit: 20 V / 4096 = 4,88 mV
Welchen Einfluss hat die Wortbreite auf den Quantisierungsfehler und die Datenmenge?
● Mit einer größeren Wortbreite des AD-Wandlers kann der
Quantisierungsfehler verkleinert werden
● Eine große Wortbreite bedeutet auch eine erhöhte Datenmenge
→ erhöhter Aufwand für die Verarbeitung, Übertragung und Speicherung
Wie berechnet sich das Differenzsignal?
Differenzsignal = Kontinuierliches Signal – Digitales Signal
Was passiert mit den abgetasteten und quantisierten Signalwerten?
Die abgetastete, quantisierte Signalwerte werden durch Binärzahlen
dargestellt und mittels einer Codezuordnung binär codiert.
